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使用ETRX357和STM32G474RE创建您自己的节能物联网网络网关

用ZigBee的魔力点燃您的物联网梦想!

ZigBee Click with Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

ZigBee Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G474RE

探索我们 ZigBee 无线电模块的潜力,该模块精心设计以节省电能,同时提供强大的无线连接,非常适合需要高效和可靠性的物联网应用。

A

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硬件概览

它是如何工作的?

ZigBee Click 基于 ETRX357,这是一款低功耗 Zigbee 无线电模块,集成了许多先进外设的 2.4 GHz 收发器,由 Silicon Labs 提供。ZigBee 协议是一套用于短到中距离设备间无线连接的标准。它使用 IEEE 802.15.4 无线电规范在 2.4GHz 频段运行,并加上三个额外的网络、安全和应用层。该模块的独特之处在于它使用了网状网络架构,以桶链式将数据从一个节点传递到下一个节点,直到到达目的地。ETRX357 模块预装了一个独立的引导加载程序,支持通过 ZigBee Click 上的 FW 引脚进行空中引导加载和串行引导加载新固件。模块使用由简单 AT 命令组成的默认固件进行控制。定义模块功能并允许独立功能的参数保存在非易失性存储器中,组织在所谓的 S 寄存器中。

命令和响应通过 ETRX357 的串行端口作为 ASCII 文本传递,因此通常只需一个简单的终端应用程序即可。行业标准的串行线、JTAG 编程和调试接口以及标准的 ARM 系统调试组件有助于简化任何自定义软件开发。此外,几个 MAC 功能也在硬件中实现,以帮助保持 ZigBee 和 IEEE802.15.4 标准所施加的严格时间要求。该模块还能够通过外部主机控制充当协调器和信任中心。AT 风格命令行提供了设置和管理 Zigbee 网络所需的所有工具,允许轻松访问堆栈的低级功能。ZigBee Click 使用 UART 接口与 MCU 通信作为其默认通信协议,但也为用户提供了使用其他接口(如 SPI 和 I2C)的选项,如果用户希望配置模块并自行编写库。可以通过将标记为 COMM SEL 的 

SMD 跳线定位到适当位置来选择 UART 和 I2C 之间的通信。请注意,所有跳线必须放置在同一侧,否则 Click board™ 可能会无响应。其他功能如复位和中断通过 mikroBUS™ 的 RST 和 INT 引脚提供和路由,串行 UART 连接 CTS 和 RTS 则通过 mikroBUS™ 的 CS 和 PWM 引脚路由。为了简化部署,Click board™ 配备了由 ZigBee 模块控制的 CMT-8540S-SMT 磁性蜂鸣器,用于声音信号和通知。您可以使用我们编译器支持的声音库创建不同的声音模式。信号频率决定声音的音调,占空比决定振幅(音量)。此 Click board™ 设计为仅在 3.3V 逻辑电平下运行。在使用具有不同逻辑电平的 MCU 之前,应进行适当的逻辑电压电平转换。

ZigBee Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G474R MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G474RE front image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

128k

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

FW Update
PA15
AN
Reset
PC12
RST
UART RTS
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
UART CTS / SPI Chip Select
PC8
PWM
Interrupt
PC14
INT
UART TX
PA3
TX
UART RX
PA2
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

ZigBee Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32G474RE MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32G474RE MCU front image hardware assembly
BarGraph 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Nucleo-64 with STM32GXXX MCU MB 1 Micro B Conn - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Clicker 4 for STM32F4 HA MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含 ZigBee Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • zigbee_send_at - 合并两个字符串并将其发送到设备的功能

  • zigbee_resp - 检查驱动程序缓冲区字符串的功能

  • zigbee_set_pin_rst - 设置 RST 引脚状态的功能

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief ZigBee Click Example.
 *
 * # Description
 * This is an example that demonstrates the use of the ZigBee Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization of driver, UART ISR and then configures device. 
 * Depending on previous selected device mode it creates new PAN network or joins to one.
 *
 * ## Application Task
 * Host mode: Broadcasts message 'MikroE' every 3 seconds.
 * User mode: Checks if something is received.
 *
 * ## Additional Function
 * - void zigbee_clear_app_buf ( void ) - Clearing application buffer function.
 * - void resp_wait ( zigbee_t *ctx ) - Function for waiting for complete response.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "zigbee.h"

static zigbee_t zigbee;
static log_t logger;

uint8_t dev_mode;
uint8_t app_mode;

static char app_buf[ ZIGBEE_DEV_BUFFER_MAX ] = { 0 };

char AT_BCAST_MSG[ 15 ] = ":00,MikroE";

char AT_HOST_CFG1[ 10 ] = "00=6314";
char AT_HOST_CFG2[ 20 ] = "0A=0914;password";
char AT_HOST_CFG3[ 50 ] = "09=5A6967426565416C6C69616E63653039;password";

/**
 * @brief ZigBee clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset it's length and counter.
 */
void zigbee_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief ZigBee wait response.
 * @details This function is used for waiting for complete response.
 */
void resp_wait ( zigbee_t *ctx );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    zigbee_cfg_t zigbee_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );
    app_mode = ZIGBEE_APP_INIT;
    dev_mode = ZIGBEE_DEV_USER;

    // Click initialization.
    zigbee_cfg_setup( &zigbee_cfg );
    ZIGBEE_MAP_MIKROBUS( zigbee_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( UART_ERROR == zigbee_init( &zigbee, &zigbee_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    log_printf( &logger, "------------------------------\r\n", app_buf );
    log_printf( &logger, " Restarting Device \r\n" );
    zigbee_restart( &zigbee );

    log_printf( &logger, "------------------------------\r\n", app_buf );
    log_printf( &logger, " Sending command : AT \r\n", app_buf );
    zigbee_send_cmd( &zigbee, ZIGBEE_CMD_AT );
    resp_wait( &zigbee );

    log_printf( &logger, "------------------------------\r\n", app_buf );
    log_printf( &logger, " Sending command : AT + DASSL \r\n", app_buf );
    zigbee_send_cmd( &zigbee, ZIGBEE_CMD_AT_DASSL );
    resp_wait( &zigbee );

    log_printf( &logger, "------------------------------\r\n", app_buf );
    log_printf( &logger, " Sending command : ATZ \r\n", app_buf );
    zigbee_send_cmd( &zigbee, ZIGBEE_CMD_ATZ );
    resp_wait( &zigbee );

    log_printf( &logger, "------------------------------\r\n", app_buf );
    log_printf( &logger, " Sending command : ATI \r\n", app_buf );
    zigbee_send_cmd( &zigbee, ZIGBEE_CMD_ATI );
    resp_wait( &zigbee );

    log_printf( &logger, "------------------------------\r\n", app_buf );
    log_printf( &logger, " Sending command : AT + N \r\n", app_buf );
    zigbee_send_cmd( &zigbee, ZIGBEE_CMD_AT_N );
    resp_wait( &zigbee );
    
    if ( ZIGBEE_DEV_HOST == dev_mode )
    {
        // Setting the device into host mode and creating a network for other devices to connect.
        log_printf( &logger, "-----------------------------------\r\n", app_buf );
        log_printf( &logger, " Sending command : AT + HOST CFG 1 \r\n", app_buf );
        zigbee_send_at( &zigbee, ZIGBEE_CMD_ATS, &AT_HOST_CFG1[ 0 ] );
        resp_wait( &zigbee );
        log_printf( &logger, "-----------------------------------\r\n", app_buf );
        log_printf( &logger, " Sending command : AT + HOST CFG 2 \r\n", app_buf );
        zigbee_send_at( &zigbee, ZIGBEE_CMD_ATS, &AT_HOST_CFG2[ 0 ] );
        resp_wait( &zigbee );
        log_printf( &logger, "-----------------------------------\r\n", app_buf );
        log_printf( &logger, " Sending command : AT + HOST CFG 3 \r\n", app_buf );
        zigbee_send_at( &zigbee, ZIGBEE_CMD_ATS, &AT_HOST_CFG3[ 0 ] );
        resp_wait( &zigbee );
        log_printf( &logger, "-----------------------------------\r\n", app_buf );
        log_printf( &logger, " Sending command : AT + EN \r\n", app_buf );
        zigbee_send_cmd( &zigbee, ZIGBEE_CMD_AT_EN );
        resp_wait( &zigbee );
    }
    else if ( ZIGBEE_DEV_USER == dev_mode )
    {
        // Setting the device into user mode and joining the existing network.
        log_printf( &logger, "-----------------------------------\r\n", app_buf );
        log_printf( &logger, " Sending command : AT + JN \r\n", app_buf );
        zigbee_send_cmd( &zigbee, ZIGBEE_CMD_AT_JN );
        resp_wait( &zigbee );
    }

    log_printf( &logger, "-----------------------------------\r\n", app_buf );
    log_printf( &logger, " Sending command : AT + IDREQ \r\n", app_buf );
    zigbee_send_cmd( &zigbee, ZIGBEE_CMD_AT_IDREQ );
    resp_wait( &zigbee );

    log_printf( &logger, "-----------------------------------\r\n", app_buf );
    log_printf( &logger, " Sending command : AT + N \r\n", app_buf );
    zigbee_send_cmd( &zigbee, ZIGBEE_CMD_AT_N );
    resp_wait( &zigbee );

    Delay_ms( 1000 );
    app_mode = ZIGBEE_APP_TASK;
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
    log_printf( &logger, "-----------------------------------\r\n", app_buf );
}

void application_task ( void ) 
{
    if ( ZIGBEE_DEV_HOST == dev_mode )
    {
        log_printf( &logger, "-----------------------------------\r\n", app_buf );
        zigbee_send_at( &zigbee, ZIGBEE_CMD_AT_BCAST, &AT_BCAST_MSG[ 0 ] );
        resp_wait( &zigbee );
        Delay_ms( 3000 );
    }
    else if ( ZIGBEE_DEV_USER == dev_mode )
    {
        resp_wait( &zigbee );
        log_printf( &logger, "-----------------------------------\r\n", app_buf );
    }
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }
}

void zigbee_clear_app_buf ( void ) 
{
    memset( app_buf, 0, ZIGBEE_DEV_BUFFER_MAX );
}

void resp_wait ( zigbee_t *ctx )
{
    uint8_t resp_flag;
    for ( ; ; )
    {  
        zigbee_generic_read( &zigbee, app_buf, ZIGBEE_DEV_BUFFER_MAX );
        Delay_ms( 50 );
        resp_flag = zigbee_resp( ctx, app_buf );

        if ( ( ZIGBEE_APP_TASK == app_mode ) && ( ZIGBEE_DEV_USER == dev_mode ) )
        {  
            if ( ( ZIGBEE_OP_WAIT != resp_flag ) )
            {   
                
                log_printf( &logger, " %s ", app_buf ); 
                zigbee_clear_app_buf(  );
            }
        }
        else
        {  
            if ( ( ZIGBEE_OP_OK == resp_flag ) || ( ZIGBEE_OP_ERROR == resp_flag ) )
            {
                log_printf( &logger, "%s", app_buf );
                log_printf( &logger, "\r\n" );
                zigbee_clear_app_buf(  );
                break;
            }
        }

    }
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

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